용접기능장 출제 예상문제

용접기능장 출제 예상문제 (용접 설계시공 부문) 1. 예열을 하는 목적 3가지를 쓰시오(3점) 1)용접부와 인접된 모재의 수축응력을 감소시키기 위하여 특히 구속된 이음의 경우에는 반드시 예열을 하여야 한다. 2)모재가 가열된 후 임계온도(연강의 경우 871～719℃)를 통과하여 냉각될 때 냉각속도를 느리게 해 줌으로써 모재의 열 영향부와 용착금속의 경화를 방지하고 연성을 높여주기 위함이다. 3)약 200℃의 범위를 통과하는 시간을 지연시켜 용접금속내의 수소성분이 달아날 여유를 주어 비드 밑 균영(Under bead crack)을 방지한다. 2. 용접구조물의 조립순서 결정시 고려할 사항 8가지를 쓰시오.(8점) 1)구조물의 형상을 유지할 수 있어야 한다. 2)용접변형 및 잔류응력을 경감시킬 수 있어야 한다. 3)큰 구속 용접은 피하여야 한다. 4)적용할 수 있는 용접법, 이음형상을 고려할 것. 5)변형제거가 쉽게 되도록하여야 한다. 6)작업환경의 개선 및 용접자세 등을 고려한다. 7)장비의 취급과 지그의 활용을 고려한다. 8)경제적이고 고품질을 얻을 수 있는 조건을 설정한다. 3. 용접변형에 영향을 미치는 인자는 크게 2가지로 나눌 수 있다. 하나는 변형을 생기게 하는 인자로 “용접열에 관계되는 인자”를 들 수 있겠으며, 또 하나는 변형을 억제하는 인자로 “외적 구속에 관계되는 인자”로 볼 수 있다. 이 2가지 종류에 해당되는 인자를 6개 이상씩 쓰시오.(12점)  1) 용접열에 관계되는 인자 : 변형을 생기게 하는인자 ①용접전류 ②아크전압 ③용접속도 ④용접 층수 ⑤용접봉의 종류와 크기 ⑥용착법 ⑦이음의 홈 모양과 치수 ⑧용접 순서 ⑨용접 방법(즉 수동이나 자동 용접). ⑩이면 따내기 또는 이면 용접 유무 등  2) 외적 구속에 관계되는 인자 : 변형을 억제하는 인자 ①부재치수나 이음의 주변지지 조건 ②부재의 강성. ③가용접의 크기와 피치 ④구속 지그 적용법 ⑤용착 순서 ⑥용접 순서 등 4. 회전변형의 방지대책 5가지를 쓰시오(5점) 1)가접을 완전하게 하거나, 미리 수축을 예측하여 그 만큼 벌려 놓는다. 2)필요에 따라 용접끝 부분을 구속한다. 3)길이가 긴 경우는 2명 이상의 용접사가 이음의 길이를 정해 놓고 동시에 시작한다. 4)후퇴법, 대칭법, 비석법(Skip method)등의 용착법을 이용한다. 5)맞대기 이음이 많은 경우, 길이가 길고 용접선이 직선잉 경우 또는 제작 개수가 많은 부재는 큰 판으로 맞대기 용접한 후 플레임 플래너(Flame planner)로서 절단하면 능률의 향상과 회전 변형을 방자할 수 있다. 5. 용접변형 방지대책의 하나로 용접진행시 용접부 부근을 냉각시켜 모재의 열영향 부위를 축소시킴으로써 변형을 방지하는 방법을 “냉각법(Cooling method) 또는 도열법” 이라고 한다. 이 “냉각법(Cooling method) 또는 도열법”의 종류 3가지를 쓰고 간단히 설명하시오.(5점) 1)수냉동판 사용법-수냉동판을 용접부의 뒷면이나 양옆에 대어 용접열을 용접부의 열전도성이 큰 동판에 흡수헤게하여 용접부위의 열을 식혀주는 방법이다. 2)살수법-얇은 판의 용접에 주로 사용하는 것으로 용접부의 뒷면에 물을 부려 냉갃;켜주는 방법으로 용접하는 도중에 살수하여, 얇고 넓운 판의 변형을 제거할 때도 사용한다. 3)석면포 사용법-물에 적신 석면포나 걸레를 용접선의 뒷면이나 옆에 대어 용접열을 냉각 시켜주는 방법으로 수동냉판이나 살수법에 비하여 간단하므로 널리이용된다. 6. 잔류응력 완화법 4가지를 쓰시오(4점) 1)기계적 응력완화법 2)저온응력 완화법 3)피닝  4)응력제거 풀림-노내 응력제거 풀림법, 국부가열풀림 7. 재열균열은 응력제거풀림균열(Stress relief cracking) 즉 SR균열이라 한다. 이 균열은 고장력강 용접부의 후열처리 또는 고온사용에 의하여 용접열영향부에 생기는 입계균열을 의미한다. 그러면 용접시공조건 개선에 의한 SR균열 방지 방법 3가지를 쓰시오.(3점) 1)조립역 조직의 개선(마르텐 사이트의 감소와 인성학보) 2)토(toe)부의 응력 집중을 감소시키다. 즉 표면 덧붙이나 필릿 용접이음부의 토부를 평탄하게 다듬질하며 비드는 가능한 넓게 하고, 노즐부 등에서는 잔류응력과 응력집중을 경감시키기 위하여 맞대기 용접이음과 필릿 용접이음부가 중첩되지 않게 한다. 3)설계상 응력집중이 되지 않게 유의하여야 하며, 특히 판두께의 급격한 변화를 피하여야 한다. 8. 중판이상에서의 홈설계 요령 4가지를 쓰시오 1)홈의 단면적은 가능한 작게 한다.(즉 홈 각도 α 를 작게 한다. 2)최소 10°정도는 전후 좌우로 움직일 수 있는 홈 각도가 필요하다. 3)루트 반지름r 는 가능한 크게 한다.(r≠0인 완전한 U자형 홈이 되게 한다.) 4)적당한 루트간격과 루트면을 만들어 준다.(루트간격의 최대치는 사용 용접봉의 지름을 한도로 한다.) 9. 서브머지드 아크 용접에서의 표준홈의 정밀도 3가지를 쓰시오. 1)간격 6㎜ - 한쪽 또는 양쪽에 더숱이 용접한 다음 깍아내어 정규 홈으로 만든다음 용접한다. 2)간격 6-15㎜ - 6㎜정도의 뒷땜판을 대고 용접한다. 뒷땜판을 떼어내고 용접해도되나, 그대로 남겨두어도 된다. 3)간격이 15㎜이상 - 판을 전부 또는 일부(약 300㎜길이) 교환한다. 10. 용접이음효율 공식을 쓰시오.                  용접이음의 허용응력   이음효율 (η) = -------------------                   모재의 허용 응력 11. 용접이음의 강도 계산시 3가지 가정에 대하여 쓰시오. 1)국부적인 응력집중은 고려하지 않는다. 즉 루투부나 토(Toe) 의 응력 집중은 고려하지 않으며, 응력은 목단면 전체에 균일하게 작용하는 것으로 본다. 2)파괴는 목단면에서 일어나지 않는것도 있지만, 강도 계산은 목단면이 작용하는 응력으로 한다.[목단면을 위험단면(파괴면)으로 고려한다.] 3)잔류응력은 고려하지 않는다. 12. 피로수명의 3가지 종류를 쓰시오 1)균열 발생수명  2)파단수명    3)균열전파수명 13. 용접구조물의 피로강도를 향상시키기 위한 주의사항 5가지를 쓰시오. 1)냉간 가공 또는 야금적 변태등에 의하여 기계적인 강도를 높일 것. 2)표면가공 도는 표면처리, 다듬질 등에 의하여 단면이 급변하는 부분을 피할 것. 3)열처리 또는 기계적인 방법으로 용접부 잔류응력을 완화시킬 것. 4)가능한 응력 집중부에는 용접부가 되도록 하는 것을 피할 것. 5)국부 항복법 등에 의하여 외력과 반대 방향 부호의 응력을 잔류시킬 것. 14. 피로 설계법 2가지를 쓰시오 1)피로 균열 발생 방지 기준에 의한 설계 2)피로 균열 전파 수명 기준에 의한 설계 15. 용접이음의 내식성에 영향을 미치는 인자 3가지를 쓰시오. 1)이음형상   2)플럭스(FLUX)    3) 잔류응력 및 재질 16. 안전율 공식을 쓰시오. 안전율(S) = 극한강도(인장강도)/허용응력   ※탄성한도〉허용응력≥사용응력 17. 용접비용에 영향을 주는 요소 4가지를 쓰고 각각의 %를 쓰시오. 1)재료와 준비가공 ------------------------------------------------   35～45% 2)조립비용---------------------------------------------------------  10～15% 3)용접비용---------------------------------------------------------  15～20% 4)설계, 다듬질, 열처리 및 기계가공 등의 끝맺음 비용------ 나머지  20～30% 18. 용접이음부의 형태를 설계할 때 고려사항 10가지를 쓰시오 1)용착금속량이 적게드는 이음 모양이 되도록 할 것. 2)적당한 루트 간격과 홈각도를 선택할 것.(홈각도가 작으면 루트간격이 커져어야 한다.) 3)용입이 깊은 용접법을 선택하여 가능한 한 이음의 베벨가공은 생략하거나 중이도록 한다. 4)후판의 용접에서는 한면V보다 양면 V형 홈(X형 홈)을 이용하여 용착 금속량을 줄일 것. 5)세조각으로 되어 있는 것을 하나로 용접할 필요가 있을 경우에는 용접부를 한 곳에 오도록 설계하면 간단히 용접할 수가 있다. 6)필릿 용접이음에서는 가능한 한 45〫의 평면 또는 약간 볼록한 표면이 되도록 하는 것이 경제적이다. 7)너무 깊은 홈을 피할 것.(용접이 어려운 뿐만 아니라 균열이 발생하기 쉽다.) 8)플레어형(휨 홈형)과 같은 경우에는 루트부의 완전한 용융이 어여우므로 판과 파이프가 얇은 경우에는 용락이 생기기 쉽다. 9)용접봉이 쉽게 닿도록하여 용접하기 쉽게 할 것. 10)포지셔너, 머니플레이터, 용접정반등을 이용하여 용접하기 쉬운자세로 하여 용접할 것. 19. 가접시 주의사항 7가지를 쓰시오 1)본 용접과 같은 온도에서 예열 한다. 2)본 요접자와 동일한 기량을 갖는 용접자로 하여금 가접하게 한다. 3)용접봉은 본 용접 작업시에 사용하는 것보다 약간 가는 것을 사용하며, 간격은 판두께의 15-30배 정도로 하는 것이 좋다. 4)가접의 위치는 부품의 긑, 모서리, 각 등과 같이 단면이 급변하여 응력이 집중되는 곳을 가능한 피한다. 5)가접 비드의 길이는 판두께에 다라 변화시키는데 ⓐ t≦3.2㎜에서는 30㎜정도 ⓑ3.2〈t〈25㎜dpt 40㎜. Ⓒ25≦t에서 50㎜ 정도로 한다. 6)큰 구조물에서는 가접길이가 너무 짧으면 용접부가 급냉 경화해서 용접균열이 발생하기 쉬우므로 주의해야 한다. 7)가접은 길이가 짧기 때문에 비드의 시발점과 크레이트가 연속된 상태가 되기 쉬워 용접조건이 나빠질 염려가 있으므로 주의 하여야 한다. 20. 용접형상 불량의 종류를 쓰고 설명 하시오. 1)언더컷-용접비드 토에 생기는 작은 홈을 말한다. 2)오버랩(OVERLAP) -용접속도가 너무 빠르거나 너무 느릴 때 용접부분이 적합한 온도에 도달하지 않은 상태에서는 용착금속의 접합이 모재와 잘못 녹아 어울리지 못하고 모재에 덮쳐진 상태를 말한다. 불연속으로 되는 결함이 생긴다. 주로 모재와의 용착불완전 또는 융합불량으로 인한 균열이 유발되는 경우가 많다. 또한 용접봉의 크기가 부적당하여 용접전류가 너무 낮으면 접합부의 밑부분까지 착금속이 도달하지 못하는 경우가 생기는데 이것이 용착금속의 부족으로 용접부에 균열을 일으키는 원인이 된다. 3)용입불량 - 용접홈안의 용접 또는 필렛용접이음을 할때 용접전류가 너무 낮아 아크열이 홈의 밑부분까지 충분하게 용융시키지 못했을 때 생기는 현상. 용접 속도가 부적당 할 때(용접속도가 빠르면 용입부족이 되고 늦어면 요입이 과다하게 되어 용락이 된다.) 4)용합불량 - 용저부에 두꺼운 스케일이나 오물 등이 부착되었을 때, 용접홈이 좁을 때, 양모재의 두께 차이가 클 경우 운봉 속도가 일정하지 않을 때 생기는 것.(모재를 충분히 용융시키지 못한 금속부에 금속이 흘러 들어가 메워진 것.) 5)슬래그 혼입(slag inclusion) - 일반적으로 수동에 의한 다층용접, 플럭스 내장 와이어를 사용하는 반자동 및 서브머지드 아크 용접과 같이 플럭스가 용융하여 슬래그를 생성하는 용접법에서 일어나기 쉬운 용접 결함. 때로는 플럭스을 사용하지 않는 솔리더와이어 아크 용접법에서도 탈산 생성물로 된 슬래그가 다층육성 용접금속내에 남아 슬래그 혼입이 되는 경우가 있다. 일반적으로는 용접봉의 피복물질 때문에 생기는 슬랙이 많은데 이것의 방지를 위해서는 용접봉의 비이딩방법, 접합부의 청정, 용접전류 등에 주의할 필요가 있다 6)기공(blow hole)과 피트(pit) -  용접금속에 생기는 기포중에 내부에 있는 것을 기공이라 하고,       외부에 나타난 것을 피트라 한다. 기공은 방출된 가스가 떠서 위로 나오기 전에 응고된 것이고      피트는 상당히 큰 거품으로 주위가 먼저 응고된 경우에 형성된 것이다. 이들 원인은 용접금속이     응고할 때 방출된 가스 때문이다. 7)2단 비드 - 슬래그가 흘러 내려 비드의 윗부분에 남아 노출된 상태로 된 것. 8)언더필 - 용접부 위면이나 아래면이 모재의 표면보다 낮게된 것.(용착금속을 채우지 못했을 때       생기는 것) 9)스패터링 - 스패터는 용융금속의 가는 입자가 비산하는 것으로 소위 스패터링이 일어나기 쉬운      것은 슬래그의 점도가 높을 때, 전류기 과다할 때, 피복제중의 수분, 긴아크, 운봉각도 부적당,       모재의 온도가 낮을 경우에 스패터가 많게되며, 직류보다 교류용접쪽이 스패터가 적다. 10)아크 스트라이크 - 용접이음의 용융부밖에서 아크를 발생시킬 때 아크영레 의하여 모재에 결함이    생기는 것. 11)선상 조직 - 아크용접부의 파단면에 생기는 것으로마치서리 기둥이 나열된 것과 같이 보이는       조직(용접부의 냉각속도가 너무 빠를 때. 모재의 탄소, 탈산 생성물이 너무 많을 때, 수소           용햐량이 너무 많을 때,(대책 예열 및 후열을 할 것, 모재를 검토할 것, 탈산이 잘되고 슬래그가     가벼운 용접봉을 사용할 것. 고산화 철계, 저수소계 용접봉을 사용할 것.) 12)은점(fish eye) -  용접금속은 인장 또는 굽힘시험으로 파괴해 보면 단면의 중심부에 보이는        비금속 개재물을 포함하는 은백색 결함을 은점이라 한다. 크기는 0.5～5mm 정도이며, 사용하는     용접봉의 종류와 용접조건에 따라 그 수와 크기가 달라진다. 생기는 원인은 기공 또는 틈           비금속개재물의 주위에 수소가 모여서 취화를 일으켜 외력에 의해, 그 부분만이 늘어나지 않고      파단되기 때문에 생긴다. 수소원이 적은 용접봉을 사용하거나 용접물을 수일간 방치하는 경우,      용접 후에 500～600℃ 전후로 가열하면 은점의 발생을 방지할 수 있다. 13)균열(crack) -  균열은 용접부에 생기는 결함중에서 가장 좋지 못하고 위험한 결함이다.           용접기술의 개선 중 대부분은 균열의 방지를 위한 것이다. 이 균열의 발생원인 및 방지대책에       대하여 많은 연구들이 진행되어 왔으나 아직 해결해야 할 부분이 많이 있다. 용접균열의 발생은     많은 인자의 영향이 있으나, 그 형성원인은 크게 금속학적 요인과 역학적 요인으로 구분할 수       있다. 금속학적 요인에는 열영향에 따른 모재의 연성 저하, 용융시에 침입 확산하는 수소의 영향에    따른 취화, 인(P), 유황(S), 주석(Sn), 동(Cu), 아연(Zn) 등 유해한 불순물의 포함 등이 있다. 또한    역학적인 요인에는 용접시의 가열, 냉각으로 생긴 열응력, 구조상 기인하는 용접부의 내외부에      작용하는 힘의 영향, 강의 변태에 따른 체적변화 등이 있다.   용접 균열은 그것의 발생시간, 위치, 방향, 형태, 원인 등에 의하여 명칭하는데 균열은 여러 가지   요인이 복잡하게 중첩되어 발생하므로 균열의 형태가 같다 하더라도 발생기구가 다를 때가 많다.   용접 균열은 몇 개의 부재에 집중되고 비교적 구속이 높은 T이음과 十자 이음에서 많이 발생한   다. 또한 발생시기는 저온균열이 전체의 90%에 이른다. 공작과 사용재료에 기인하는 균열이 많지   만 구조와 이음 설계상의 요인에 의한 균열이 50%에 가까운 큰 비율을 차지한다. 따라서 용접 균   열의 방지를 위해서는 설계, 공작, 재료의 종합적 견지에서 문제를 생각해야 한다.   14)다공성(porosity) - 용착금속중에 남아있는 가스의 구멍으로 블로우홀, 길고 가느다란 기공,         내부에 남아있는 파이핑 등을 말한다. 이것들은 주로 습기, 공기, 용접면의 상태에 따라 수소,       산소, 질소 등의 침입이 원인이 되는 경우가 많다. 이것들은 용접기술의 향상과 용접조건을 좋게    함으로써 해결할 수 있다.